Qual è la differenza tra audio digitale e analogico?

OK, ecco un Spiegami davvero:

Il suono viaggia a ondate. Legare una corda per saltare a una recinzione e agitarla su e giù; la forma della corda assomiglierà a un'onda sonora. Ora immagina di poter congelare il tempo e di voler costruire una copia della forma della corda, ma avevi solo mattoni.

Quindi, prendi i tuoi mattoni e inizia a impilarli sotto la corda. Alcune volte ti serviranno solo un paio di mattoni; a volte potrebbe essere necessario accumularli 10 o 03 alto per toccare il corda. Dopo un po ', se ti allontani un po'dal tuo lavoro, puoi vedere come appaiono le pile di mattoni molto , ma non esattamente, la forma della corda.

La corda è la forma d'onda “analogica”, mentre i mattoni sono la “rappresentazione digitale” . L'onda analogica è continua – l'altezza della corda dal suolo può avere qualsiasi valore compreso tra, ad esempio, 2 pollici e 4 piedi. La rappresentazione digitale è discreta – può essere solo 1, 2, 3 , 4, ecc. Numero di mattoni. Non può essere 3. 256.

I sistemi analogici catturano l'onda continua. Il ritmo in un disco: i bambini di 5 anni sanno ancora cosa sono? – è un lungo movimento continuo che copia l'onda sonora originale. Questo è in realtà abbastanza semplice da fare: i primi dischi erano fatti di cera, con il piatto che ruotava mentre un ago, guidato da un microfono, creava il solco sulla superficie. Questo è un processo da analogico ad analogico.

I sistemi digitali tentano di ricreare l'onda originale utilizzando lo standard pezzi dimensionati per riempire lo spazio sotto l'onda, proprio come abbiamo fatto con la corda. Ma quanto dovrebbero essere larghi e alti ciascuno di questi pezzi?

Questo va oltre l'Spiegami , ma c'era un ragazzo intelligente di nome Nyquist che ha capito che per acquisire completamente tutte le informazioni nell'onda originale, è necessario campionarla al doppio della sua frequenza più alta. Questo ci dice quanto “larghi” devono essere i mattoni. Ad esempio, se la frequenza più alta nell'onda era 4000 cicli al secondo, quindi avremmo bisogno di 867, quindi i nostri “mattoni” devono essere 1 / 8000 di un secondo di larghezza.

L'altezza dei mattoni è una funzione di quanti bit digitali in ogni mattone. Se usi 8 bit, puoi ottenere 2 ^ 8=256 livelli. Se usi 16, ottieni 2 ^ 16=65, 336 livelli. Se usi più bit, i mattoni sono meno alti, quindi puoi spremere i mucchi di mattoni più vicino all'onda effettiva e quindi suonare più come l'originale.

Notare che il processo digitale richiede una conversione da analogico a digitale all'ingresso, quindi un da digitale a – audio conversione analogica in uscita. Ci sono alcuni – mi viene in mente Neil Young – che credono che questo distorca e rovini la registrazione originale; altri non se ne accorgono.

infine, e questo va ben oltre l'Spiegami, le tecniche digitali come la modulazione del codice a impulsi adattivo-predittivo ( ADPCM), utilizza ingegnosi trucchi matematici e ingegneristici per ottenere un suono ancora più vicino all'originale, utilizzando meno larghezza di banda.

EDIT: Grazie per tutti i gentili commenti e premi. Grazie anche a chi ha corretto gli errori minori e ha ampliato alcune delle cose che avevo tralasciato.

EDIT EDIT: A tutti i fan dell'onda longitudinale. sì hai ragione. Anch'io. Un'onda sonora può essere rappresentata come un segnale bidimensionale su un oscilloscopio, ed era quella rappresentazione a cui mi riferivo. Ho eliso lo sciocco riferimento all'ambito perché è Spiegami.

L'audio analogico viene memorizzato in un supporto analogico (continuo) come vinile o nastro magnetico (cassetta audio). Il digitale è memorizzato in un supporto discontinuo come un CD o un MP3.

Il suono è un'onda, quindi le informazioni audio descrivono solo la forma dell'onda. Sul vinile c'è un solco ondulato che ha quella forma, sulla cassetta c'è una magnetizzazione variabile del nastro che ha anche la forma.

Su un CD all '”altezza” dell'onda in ogni momento viene assegnato un valore da 0 a 255 65535 . Quindi al passo temporale successivo ha un altro valore. Quindi la vera forma d'onda è approssimata da una sorta di forma a gradini. Vedi un confronto Qui.

Un segnale digitale su un CD memorizza la forma d'onda come una serie di valori in momenti nel tempo, con quei momenti molto vicini tra loro. Pensa a una serie di punti in cui se strizzi gli occhi vedrai la curva originale. Ci sono 65536 valori possibili, memorizzati ogni 1 / 44100 secondi, che è tutto ciò di cui hai bisogno per replicare il suono originale quando lo riproduci.

Finché ci sono valori sufficienti e timesteps abbastanza brevi la forma digitale è un'approssimazione abbastanza vicina alla forma reale che nessun essere umano può sentire la differenza. MP3 e altri formati digitali vanno oltre e comprimono l'audio, quindi descrivono la forma piuttosto che semplicemente approssimarla come descritto sopra. Questo può portare a distorsioni che gli esseri umani possono sentire (o affermare di avere).

Potresti pensare che l'analogico è quindi “perfetto” in un modo che il digitale non può essere. Questo è un po 'vero, ma qualsiasi vero mezzo analogico avrà limitazioni fisiche che aggiungono le proprie distorsioni al suono, potenzialmente in misura maggiore rispetto al buon audio digitale.

Modifica da aggiungere: sì, sono consapevole che un segnale digitale replica perfettamente la forma d'onda fino a la frequenza desiderata, grazie per tutti i promemoria.

Modifica 2: va bene va bene ho capito. Le persone hanno forti sentimenti riguardo a questa analogia.

Modifica 3: in realtà scarto che sostengo la mia affermazione che un segnale audio digitale è un'approssimazione dell'originale. Il suono non è limitato dalla banda e non ha una profondità di bit finita.

L'analogo è oscillante. Il digitale è numeri che dicono quanto è grande e quanto velocemente fare le oscillazioni.

Gli altoparlanti muovono l'aria che fa muovere i timpani. Quindi, in ogni caso, il risultato finale è oscillante.

Il digitale è carino perché se vedi un su “5” può essere facile vedere che doveva essere un “5” perché sai come dovrebbero essere i 5. (I segnali digitali reali usano il binario, ma il concetto è lo stesso.)

Ma se un movimento si incasina, sembra solo un altro dimenarsi. Quindi non puoi correggere gli errori con la stessa facilità con l'analogico. Ciò significa che l'analogico è più suscettibile al rumore.

Il digitale richiede la riconversione in analogico per rendere le oscillazioni per gli altoparlanti. Dover convertire avanti e indietro è lo svantaggio del digitale. Più velocemente cambia il movimento, più numeri al secondo devono convertire l'elettronica. Ma la tecnologia moderna non ha problemi a farlo con oscillazioni che cambiano solo alla stessa velocità dell'audio.

Ecco la pioniera della musica elettronica Wendy Carlos sulla differenza tra audio digitale e analogico:

“Il digitale, ovviamente, è essenzialmente dati di computer che descrivono accuratamente un segnale audio. È facilmente manipolabile e può essere copiato esattamente – tutti quegli uno e zeri, sai. L'analogico è il modo in cui di solito descrivere le onde sonore, un continuo cambiamento di pressione o un segnale elettrico, cosa produce un microfono, cosa abbiamo usato per registrare su nastro. È un modo molto più rischioso di gestire l'audio, ma storicamente è stato il metodo che abbiamo scoperto per la prima volta.

Tra i due, non cercare significati più profondi o differenze arbitrarie. C'è un culto di n dogma religioso dell'orecchio che proclama la perfezione del suono analogico sugli LP (“vinile”) (che spasso per quelli di noi che tagliavano LP per vivere!). Pensano che tu debba usare cavi speciali e tecniche elaborate che non capiscono nemmeno, e affermano che il digitale è in combutta con Lucifero. È un po 'patetico, basato sull'ignoranza e su una sfacciata sfacciata. La semplice risposta per i sintetizzatori o la riproduzione è: per l'ascoltatore, non dovrebbe avere alcuna importanza, purché suoni bene. Se sei un artista, non dovrebbe importare affatto. Se hai un sintetizzatore analogico molto avanzato e poi ne hai un altro che è tutto digitale – e ottieni molto da entrambi – bene, usali.

D'altra parte, il digitale può, in linea di principio, consentirti di essere più preciso, con maggiore finezza e controllo. L'analogico si esaurisce a cinque cifre significative di precisione (non ha una risoluzione infinita), qualcosa del genere, e c'è il sibilo del nastro con cui lottare. Se vuoi investire tempo e denaro, puoi ossessionarti con il digitale finché non sarai morto. È un potenziale che spesso non è stato sfruttato, ma di solito raggiungi un limite pratico, c'è vita per te. Le accordature microtonali sono un gioco da ragazzi con i sintetizzatori digitali, ma molto difficili da fare con l'analogico. “

: http://www.wendycarlos.com/intvw 01. html

Disegnare un'onda usando Lego vs Pen. Puoi ottenere un'interpretazione più accurata dell'onda usando lego regolare vs duplo (frequenza / campionamento)